基于BIM+VR技术的数字化虚拟样板应用探索

周超 王依寒 苏霁康

摘 要：在社会和经济发展过程中，城市化进程速度不断加快，建筑工程规模不断扩大、功能不断增加，为人们的生活和工作提供便利的条件。但是大规模多功能建筑工程施工期间，由于人员、材料以及设备高度密集，导致施工现场较为复杂，并且安全风险不断提高。为了能够提高施工质量，则在施工中提高施工工艺，将新型技术应用于建筑行业中。本文重点阐述了BIM+VR技术的数字化虚拟样板应用展开分析，从施工质量样板策划到建立BIM模型、再到VR技术功能实现等角度出发深入探讨，从而推动建筑行业发展。

关键词：BIM+VR技术;施工;质量样板;教育系统

自BIM衍生出来后，在我国建筑行业建模中得到了广泛的应用，通过建模实现对建筑信息的可视化、协调性、模拟性、然后在进行不断的优化。随着科技的不断发展VR技术的诞生，在建筑行业中将BIM技术与VR技术进行有效的结合，然后投入到建筑行业中，该工艺技术能够推动行业的发展，从设计到施工在到验收等环节，可有效地控制，最大限度展现BIM+VR工艺的优势。

1 研究具体案例

1.1 工程概况

以湖南建筑高级技工学校教学实验综合楼为例，区实验学校工程为例，学校教学实训综合楼项由北侧塔楼和南侧裙楼组成。地下室2层，刺塔楼地上为14层，建筑高度54m。南侧裙房止为2层，局部3-4层，建筑高度19m。?建设用地?3600平方米，总建筑面积20401.72平方米。1工合同造价5313.47万元，施工工期540天。

1.2  BIM+VR软件环境的构成

为使工作人员在虚拟的环境产生身临其境的感觉，BIM技术构建工程的三维模型，VR技术构建虚拟的施工环境。在应用VR技术构建虚拟的环境时，为增强实际施工环境的真实性，需要VR技术具备较高的帧率性能，以便使虚拟环境贴近真实环境。本工程在构建虚拟环境时，VR技术中配置UE4软件，该软件具备以下特点：一，该软件引擎具备较高的渲染画面的能力，在引擎运行时画面的分辨率高达90帧率;二，该软件操作简单，分析器细化能力较高，可以引入不同的资源构建真实的场景;三，在后期处理画面时，利用该软件的PVR技术，增强后期处理效果四，无需复杂的初始设置，即可快速进行VR制作。

1.3 BIM+VR的结合

根据工程的设计要求，计算机会构建工程的三维模型，将模型的参数输入至VR引擎中，通过VR技术构建虚拟的环境，在环境中明确标注施工的流程、进度以及技术要点等内容，完成上述操作后，会进入到施工的虚拟测试阶段。VR技术生成虚拟的三维环境，用户在交互过程中增强体验感，以便用户在实际施工期间，结合体验感有助于提高施工的效率和质量。在BIM技术和VR技术相互结合过程中，应用在工程模拟环境，具体的工作流程如下：第一，创建项目BIM模型;第二，将模型储存为VR可读格式;第三，导入VR引擎;第四，设计阶段，设计阶段分为添加辅助环节和进行交互设计环节，最终形成完整的模型;第五，施工阶段，施工阶段分为功能设置环节、施工流程绑定以及数据信息绑定，最终进行模拟施工。在上述流程中，应强化虚拟环境的真实感，使用户在虚拟的环境获得真实的体验感觉。用户进入到虚拟的环境中，虚拟环境应精准刺激用户的视觉、听觉以及触觉等，在用户与虚拟环境交互过程中，突显用户的主体地位，以便用户合理规划施工场地，提高现场环境利用率的同时，还能加快工程的施工进度。

1.4 VR应用实例

将VR技术应用在构建数字化施工样板时，通过为用户营造两种场景，使用户在虚拟场景中感受真实的环境。在场景一内，用户佩戴好VR设备，熟悉VR设备后程序进入到运行状态，用户在虚拟的环境中，可选择不同的操作场景，如工地场景、地图场景等。在场景二内，VR系统会根据用户在场景一选择的场景，使用户进入到虚拟化工作状态，以选择工地场景为例，用户在工地场景中开始施工。以安装建筑门窗为例，用户按照工艺流程进行施工，完成施工后，用户通过脸部识别系统进入到建筑内，在建筑中检查不同位置是否存在质量问题。此外为特殊工种构建虚拟环境，如为塔吊司机构建虚拟的操作环境，塔吊司机按照安全操作流程进行操作，在虚拟的环境增强塔吊司机的操作感觉。在操作时若塔吊设备进入到盲区，系统会自动发出预警，有助于提高塔吊司机的防护意识。用户在建筑内检查过程中，按照防火要求在建筑内的指定地点配置防火设备，并在虚拟环境通过操作防火设备，一方面检查防火设备是否符合灭火要求，另一方面有助于完善和优化建筑内的安全系统。

1.5 建筑施工VR系统验收

使用VR技术构建建筑施工验收系统，系统分为自验收、专家组验收以及项目试点等模式。在自验收模式中，基于国家标准技术建立规范的验收制度，用户可以自行验收虚拟建筑的质量。在专家组验收模式中，组织专家对虚拟的建筑进行检驗，在检验中针对存在的问题予以正确的指导。在项目试点模式中，项目部组织人员进行虚拟体验，通过体验检验员工在虚拟环境中的操作能力，以便为确定最终的VR验收系统提供参考依据。

2  BIM+VR的施工质量体系

BIM+VR的施工质量体系的建立，充分利用两种技术的优势，BIM技术收集建筑信息后，会建立信息化、三维化的模型，VR技术增强模型的可视化效果，为用户营造真实的操作以及观摩环境。此外VR技术具有良好的工程教育特点，在大规模、多功能建筑施工过程中，利用VR虚拟技术营造真实的工程环境，在虚拟的环境中工作人员可根据存在的问题实施管理措施。

3 结语

综上所述，使用BIM技术和VR技术构建数字化建筑模型，通过分析独立的样板，充分展现出BIM技术与VR技术的优势，既能为用户提供可视化设计和施工模型，还能创造虚拟的环境，让用户在环境中按照设定的流程进行操作，在操作中可以按照用户的需求进行变化，使样本结构更加合理，满足人们的生活和工作需求。用户在虚拟的环境中模拟工程的施工过程，有助于增强用户的体验，有效提高工程的施工效率。

参考文献：

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[2]邵正达，宋天任.基于BIM的建筑VR交互技术研究与应用[J].土木建筑工程信息技术. 2018（03）：477-478.

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